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UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR Engenharia Projeto de Estabilidade de um Edifício Vânia Alexandra Antunes Ferreira Trabalho de Projeto para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil (ciclo de estudos integrado) Orientador: Prof. Doutor Jorge Almeida Andrade Covilhã, outubro 2015

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UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR Engenharia

Projeto de Estabilidade de um Edifício

Vânia Alexandra Antunes Ferreira

Trabalho de Projeto para obtenção do Grau de Mestre em

Engenharia Civil (ciclo de estudos integrado)

Orientador: Prof. Doutor Jorge Almeida Andrade

Covilhã, outubro 2015

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Agradecimentos

Em primeiro lugar, como não poderia deixar de ser, o meu profundo agradecimento aos meus

pais, pelo amor, pela confiança e principalmente por acreditarem sempre em mim.

Agradeço também ao Professor Doutor Jorge Andrade pela orientação do trabalho de projeto

desenvolvido, pelas ajudas na elaboração do mesmo e pela partilha de conhecimentos.

Agradeço aos restantes professores da Universidade da Beira Interior pelos conhecimentos

adquiridos que permitiram e ajudaram na minha formação académica.

Agradeço à Universidade da Beira Interior, por todos os meios disponibilizados durante a

minha caminhada académica.

Por último, mas não menos importante, agradeço aos meus colegas de faculdade,

principalmente aos que se tornaram verdadeiros amigos, tanto pelas horas de estudo como

pelas horas de lazer vividos nestes últimos anos.

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Resumo

O trabalho desenvolvido tem como tema a elaboração de uma projeto de estabilidade de uma

estrutura em betão armado a construir. O presente documento refere-se ao relatório do

projeto de estabilidade que foi desenvolvido, que inclui à parte deste, a memória descritiva e

justificativa do edifício com as respetivas peças desenhadas, sendo que também é

apresentado a estimativa orçamental para a construção do mesmo.

A estrutura analisada foi escolhida aleatoriamente e refere-se a um hotel rural, localizado na

Covilhã, que foi analisado na sua essência por um programa de análise estrutural propriedade

da empresa Arktec e que permite, num único modelo, o cálculo de todos os elementos

estruturais.

O relatório apresenta as epatas que foi necessário abordar para a elaboração do projeto de

estabilidade. As etapas mais relevantes prendem-se com a quantificação das ações, os

critérios de dimensionamento, a solução estrutural adotada, o dimensionamento, a

modelação e a análise estrutural do edifício com recurso ao programa de cálculo automático,

as conclusões, a obtenção das peças desenhas e, por fim, a estimativa orçamental.

O projeto foi elaborado tendo por base diversos regulamentos e normas, nomeadamente

portuguesas e europeias, e por outros documentos como tabelas técnicas.

Palavras-chave

Estrutura; Betão armado; Segurança estrutural; Projeto de estabilidade; Software Tricalc

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Abstract

This developed work has as theme the elaboration of a project of stability of a structure to

build in reinforced concrete. This document refers to a report of the project of stability

which was developed and which includes the descriptive and justification memory of the

building with the correspondent drawings. It is also presented a budget approximate to its

construction.

The structure analyzed was chosen in a random sample and it refers to a rural hotel, situated

in Covilhã, which was analyzed in its essentially by a structural analytical program which

belongs to Arktec, that allows in an unique model, the calculation of all the structure

elements.

The report presents the stages which were necessary to deal with the elaboration of the

stability´s project. The most relevant stages are related to the quantification of actions, the

criteria of measurement, the structural solution adopted, the measurement, the moulding

and structural analysis of the building with the help of the program of an automatic

calculation, the conclusions, the achieving of drawings and the budget approximate.

The project was elaborated having in mind several regulations and rules, namely Portuguese

and European, and by other documents such as technique tables.

Keywords

Structure; Reinforced concrete; Structural security; Project of stability; Tricalc software

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Índice

Capítulo 1 – Introdução ...................................................................................... 1

1.1 Enquadramento ......................................................................................... 1

1.2 Organização do trabalho .............................................................................. 1

Capítulo 2 – Descrição e arquitetura do edifício ....................................................... 3

Capítulo 3 – Parâmetros de dimensionamento ......................................................... 4

3.1 Regulamentação aplicável ............................................................................ 4

3.2 Critérios adotados para o dimensionamento ...................................................... 4

3.3 Classe de exposição .................................................................................... 5

3.4 Recobrimento das armaduras ........................................................................ 6

3.5 Materiais estruturais ................................................................................... 7

3.6 Ações ..................................................................................................... 8

3.6.1 Ações permanentes .............................................................................. 8

3.6.2 Ações variáveis .................................................................................... 8

3.7 Combinação de ações ............................................................................... 11

3.8 Capacidade resistente do solo ..................................................................... 12

3.9 Dimensionamento de lajes de escadas ........................................................... 12

Capítulo 4 – Solução estrutural .......................................................................... 16

Capítulo 5 – Pré-dimensionamento...................................................................... 17

Capítulo 6 – Procedimento adotado para o cálculo automático .................................. 19

Capítulo 7 – Conclusão ..................................................................................... 23

Acervo Normativo ........................................................................................... 24

Anexos ......................................................................................................... 25

Anexo A – Memória Descritiva e Justificativa

Anexo B – Estimativa Orçamental

Anexo C – Peças Desenhadas

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Lista de Abreviaturas

Letras maiúsculas latinas

As,dist Área da armadura de distribuição

As,eff Área da armadura efetiva

As,min Área da seção transversal das armaduras mínimas de esforço transverso

As,min,dist Área da armadura mínima de distribuição

Asx Armadura superior junto ao bordo apoiado na direção xx.

Asy Armadura superior junto ao bordo apoiado na direção yy.

Bmuro Base do muro

Ecm Módulo de elasticidade secante do betão

EC Eurocódigo

ELU Estados Limites Últimos

ELS Estados Limites de Serviço

Gmi Valor médio das cargas permanentes para os ELS.

MEd Valor de cálculo do momento fletor atuante

Q1k Valor característico da ação variável de base para os ELS

REBAP Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado

RSA Regulamento de Segurança e Ações em Estruturas de Edifícios e Pontes

Rd Valor de cálculo do esforço resistente

S0k Valor característico da ação da neve ao nível do solo

Sd Valor de cálculo do esforço atuante

SEk Esforço resultante da ação variável considerada como ação de base da

combinação ser a sísmica

SGik Esforço resultante de uma ação permanente

Sk Valor característico da ação da neve

smáx Espaçamento máximo entre varões

SQ1k

Esforço resultante da ação variável considerada como ação de base da

combinação

VEd Valor de cálculo do esforço transverso atuante

VRd,c

Valor de cálculo do esforço transverso resistente do elemento sem armadura de

esforço transverso

Letras minúsculas latinas

b Largura da seção transversal de betão armado

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bmuro Largura na parte inferior do muro

cmin,b Recobrimento mínimo para os requisitos de aderência

cmin,dur Recobrimento mínimo relativo às condições ambientais

cnom Recobrimento nominal

d Altura útil de uma seção transversal

fcd Valor de cálculo da tensão de rotura do betão à compressão

fck

Valor característico da tensão de rotura do betão à compressão aos 28 dias de

idade

fctk Valor característico da tensão de rotura do betão à tração simples

fctm Valor médio da tensão de rotura do betão à tração simples

fyd Valor de cálculo da tensão de cedência à tração do aço das armaduras para

betão armado

fyk Valor característico da tensão de cedência à tração do aço das armaduras para

betão armado

hneve Altitude do local

h Altura da seção de betão

l Comprimento do vão

ppi Peso próprio do elemento estrutural

qEd Esforço de dimensionamento

Letras maiúsculas gregas

Δcdur,add Redução do recobrimento mínimo no caso de proteção adicional

Δcdur,st Redução do recobrimento mínimo no caso de utilização de aço inoxidável

Δcdur,γ Margem de segurança

Letras minúsculas gregas

βneve Inclinação da cobertura

γgi Coeficiente de segurança relativo às ações permanentes

γgi Coeficiente de segurança relativo às ações variáveis

µ Momento reduzido

µneve Coeficiente que depende da forma da superfície sobre a qual se deposita a

neve

θ Inclinação da laje da escada

Ф Diâmetro de um varão

ρ Taxa de armadura de esforço transverso

Ψi Coeficientes de redução

Ψ1xQk Valor frequente da ação variável Qk para os ELS

Ψ2xQk Valor quase permanente da ação variável Qk para os ELS

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Capítulo 1 – Introdução

1.1 Enquadramento

A construção de um edifício requer a elaboração de diferentes projetos de especialidade, sendo

um deles o projeto de estabilidade. O projeto de estabilidade é dos mais importantes em

engenharia civil, sendo constituído pela Memória Descritiva e Justificativa, com as respetivas

peças desenhadas onde são apresentados os pormenores construtivos suficientemente

explícitos para que não surjam dúvidas de interpretação durante a execução do edifício. O

projeto depois de elaborado tem que ser verificado e aprovado por entidades competentes, de

acordo com a legislação em vigor.

A elaboração deste tipo de projeto baseia-se essencialmente no cálculo dos esforços da

estrutura e na verificarão da segurança em relação aos Estados Limites Últimos e de Serviço.

Os projetos de estabilidade são elaborados de acordo com a legislação em vigor, a partir de

regulamentos e de normas.

Optou-se pela escolha da elaboração de um projeto na unidade curricular de Dissertação ou

Projeto dado que desta forma poder-se-ia aplicar os conhecimentos adquiridos ao longo do

curso, mais concretamente das unidades curriculares da área de estruturas e construção, de

uma forma interligada. Perspetivando deste modo como é que são elaborados os projetos

estruturais nos gabinetes de engenharia civil, sendo que atualmente a análise estrutural nestes

locais de trabalho é realizada através de softwares destinados para o efeito.

1.2 Organização do trabalho

O trabalho descrito neste documento encontra-se estruturado em 7 capítulos, a saber.

À parte do presente capítulo, a ordem de trabalhos foi a seguinte:

No Capítulo 2 fez-se um estudo das plantas de arquitetura fornecidas, uma vez que, uma boa

leitura das mesmas permite conjugar a parte arquitetónica e estrutural do edifício, de modo a

garantir segurança e rentabilidade funcional ao edifício.

Em seguida, no Capítulo 3 foram analisados determinados parâmetros necessários para a

execução da análise estrutural do edifício. Averiguaram-se os requisitos dos regulamentos,

normas e outros documentos. Procedeu-se à escolha dos materiais adequados, quantificaram-

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se as ações, definiram-se as combinações de ações e estabeleceu-se a capacidade resistente

do solo. Sendo que também é apresentado o dimensionamento de uma laje de escadas.

No Capítulo 4 escolheu-se a solução estrutural mais adequada, sendo esta em betão armado,

assente em sapatas, lintéis de fundação, muros de suporte, pilares e lajes vigadas.

Antes da modelação da estrutura no software, no Capítulo 5, fez-se um pré-dimensionamento

dos elementos estruturais, para que fossem atribuídas dimensões a alguns elementos.

O Capítulo 6 descreve o procedimento que foi seguido no programa de cálculo automático,

desde a fase da modelação até ao dimensionamento da estrutura.

Como conclusão, no Capítulo 7, fez-se uma abordagem do trabalho desenvolvido com as devidas

conclusões.

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Capítulo 2 – Descrição e arquitetura do

edifício

O edifício a construir é de utilidade pública e refere-se a um Hotel Rural localizado na zona da

Covilhã.

A sua configuração arquitetónica tem a forma de um “L”, com dimensões máximas de

33,55mx36,55m. O seu desenvolvimento em altura não ultrapassa os 7,60m.

O edifício tem 4 pisos. O piso da cave está totalmente enterrado, sendo que os restantes estão

totalmente à superfície.

O piso da cave é destinado a diferentes fins, estando dividido em diferentes zonas,

nomeadamente: estacionamento de veículos ligeiros, sala para o armazenamento de barricas,

laboratório, lavandaria e vestuários.

O piso 0 é destinado à receção dos hóspedes, sendo que, por isso, apresenta uma zona para a

receção e uma sala de estar. Este piso também possui uma zona de dormidas, sala de refeições

com a respetiva copa, sala de prova e uma adega. Na parte exterior existe estacionamento para

um veículo ligeiro, sendo que o estacionamento é coberto pela laje do piso 1.

O piso 1 destina-se à zona de dormidas dos hóspedes e do proprietário do hotel. Neste piso

existe uma cobertura acessível à circulação de pessoas.

O piso 2 é a cobertura do edifício. Este piso tem três coberturas distintas: duas coberturas

planas, uma acessível à circulação de pessoas e outra não, e uma cobertura inclinada.

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Capítulo 3 – Parâmetros de

dimensionamento

3.1. Regulamentação aplicável

Durante a elaboração do projeto de estabilidade é necessário consultar diversos regulamentos,

normas e outros documentos, de modo a que a segurança estrutural do edifício seja garantida.

A regulamentação portuguesa e europeia foi a seguinte:

RSA – Regulamento de Segurança e Ações em Estruturas de Edifícios e Pontes,1983;

REBAP – Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado, 1983;

NP EN 206-1:2007 Betão - Parte 1: Especificação, desempenho, produção e

conformidade.

Eurocódigo 0 – Bases para o projeto de estruturas;

Eurocódigo 1 – Parte 1-1: Pesos volúmicos, pesos próprios, sobrecargas em edifício;

Eurocódigo 2 – Parte 1-1: Regras gerais e regras para edifícios.

3.2. Critérios adotados para o dimensionamento

As ações foram quantificadas tendo em consideração o que está estabelecido nos diversos

regulamentos, normas e outros documentos, isto é, dependendo do tipo de ação consultaram-

se diferentes documentos. As ações permanentes foram determinadas tendo em conta os pesos

próprios dos materiais que estão descritos em Tabelas Técnicas, as sobrecargas de utilização

foram determinadas a partir da conjugação das exigências que estão estabelecidas no RSA e no

EC1-Parte 1.1 e a ação da neve e a ação sísmica foram estipuladas recorrendo somente ao RSA.

O pré-dimensionamento dos elementos estruturais foi efetuado através da utilização de regras

e expressões empíricas abordadas nas aulas de Betão Armado.

A estrutura foi modelada tridimensionalmente no software Tricalc e foram calculados os

esforços. Somente, e por opção, os esforços e o dimensionamento das escadas junto ao muro

de suporte foram obtidos por processos simplificados. As reações dos esforços das escadas foram

consideradas na estrutura modelada.

O dimensionamento dos elementos estruturais foi obtido tendo em conta os critérios de

segurança estrutural estabelecidos no Eurocódigo 2.

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O RSA quantifica as ações e estabelece os critérios gerais a ter em conta na verificação da

segurança do edifício, independentemente dos materiais que o constituem. O regulamento

quantifica as ações presentes e combina as mesmas, adotando coeficientes de segurança e de

redução, a fim de obter os esforços atuantes no edifício.

No entanto, somente as indicações do RSA não garantem a segurança estrutural do edifício,

uma vez que, nas indicações presentes neste regulamento não constam parâmetros

relacionados com as propriedades do betão armado. Por esta razão é necessário seguir as

indicações do REBAP, que avalia parâmetros relacionados com as propriedades do material e

verifica a segurança estrutural do edifício tendo em consideração os ELU e os ELS.

Após o cálculo dos esforços é necessário fazer-se o dimensionamento dos elementos tendo em

conta os Estados Limites Últimos, ELU, e os Estados Limites de Serviço, ELS.

Nos ELU considera-se que ocorrem prejuízos muito severos no edifício que podem levar ao seu

colapso. Considera-se que existem três ELU, nomeadamente: o de resistência (à flexão simples

e composta, ao esforço transverso, à torção e ao punçoamento), o de encurvadura e o de

equilíbrio. A verificação neste estado é realizada segundo o princípio de que o valor de cálculo

do esforço atuante de uma determinada seção tem que ser menor ou igual ao valor de cálculo

do esforço resistente da mesma seção. No ELS considera-se que para não ocorrerem prejuízos

muito severos no edifico, há que ter em conta dois estados, nomeadamente: o de fendilhação

e de deformação.

O dimensionamento das escadas, que não foi modelada, foi efetuado tendo em conta os

conhecimentos teóricos e práticos adquiridos nas aulas de Betão Armado, através das indicações

presentes nos Eurocódigos. A verificação da segurança deste elemento também foi efetuada

em relação aos ELU e aos ELS.

3.3. Classe de exposição

A escolha da classe de exposição está relacionada com as condições ambientais presentes no

local de implantação do edifício e com a localização dos elementos estruturais.

Segundo a EN 206-1 2007, Quadro 1, verifica-se a existência de três classes de exposição:

• X0 – betão de regularização;

• XC2 – betão nos elementos estruturais em contato direto com o terreno sujeito a longos

períodos de contato com água (betão nos elementos enterrados);

• XC1 – betão nos restantes elementos estruturais (betão no interior do edifício com baixa

humidade do ar).

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3.4. Recobrimento das armaduras

O recobrimento das armaduras é um dos parâmetros que tem que estar especificado nas peças

desenhadas do projeto de estabilidade. Segundo o EC2 Parte 1-1 4.4.1.1 denomina-se por

recobrimento nominal e é determinado pela seguinte expressão:

cnom = cmin + ∆cdev

O cmin tem que assegurar a transmissão eficaz das forças de aderência, a proteção do aço contra

a corrosão e uma adequada resistência ao fogo. Segundo o EC2 Parte 1-1 4.4.1.2 (2) P, o valor

de cmin tem que satisfazer a seguinte condição:

cmin = max{cmin,b; cmin,dur + ∆cdur,γ − ∆cdur,st − ∆cdur,add; 10 mm}

Segundo o EC2, Quadro 4.2 para varões isolados o valor de cmin,b corresponde ao diâmetro do

varão. Neste caso, como ainda não foram dimensionados os elementos estruturais, considera-

se por hipótese que o diâmetro dos varões é de 10 mm, ou seja, cmin,b = 10mm:

Segundo o EC2, Quadro 4.4N os valores do recobrimento mínimo de acordo com a classe de

exposição são os seguintes:

X0 – 10mm;

XC1 – 15mm;

XC2 – 25mm.

Deste modo,

Para os elementos da classe XC1:cmin = max{10mm; 15 mm; 10 mm} = 15mm

Para os elementos da casse XC2: cmin = max{10mm; 25 mm; 10 mm} = 25mm

Segundo o EC2, 4.4.1.2(6), 4.4.1.2(7) e 4.4.1.2(8), os valores recomendados para ∆cdur,γ, ∆cdur,st

e ∆cdur,add, na ausência de especificações , é de 0mm.

Segundo o EC2, 4.4.1.3, o valor recomendado de ∆cdev é de 10mm.

Assim sendo,

Para os elementos da classe XC1: cnom = 15mm + 10mm = 25mm

Para os elementos da casse XC2: cnom = 25mm + 10mm = 35mm

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Conclui-se que os elementos estruturais nas fundações têm um recobrimento de 3,5cm e os

restantes elementos, à superfície, têm um recobrimento de 2,5cm.

No entanto foi considerado que para os elementos em contacto com o solo, fundações e muros

de cave e muros de suporte, o recobrimento seria de 5cm.

3.5. Materiais estruturais

A escolha dos materiais estruturais adequados e a verificação das suas propriedades requereu

a consulta de regulamentos que averiguam as limitações dos mesmos.

Segundo a EN 206-1 2007, Quadro F.1, de acordo com as classes de exposição consideradas

verificam-se as seguintes classes de resistência mínima:

X0 – C12/15;

XC1 e XC2 – C25/30.

Considerou-se que todos os elementos estruturais em betão armado deveram ser efetuados com

recurso à utilização de betão C30/37. Para trabalhos de regularização e outos trabalhos deverá

ser utilizado o betão C12/15.

De acordo com EC2, Quadro 3.1, as características do betão de classe C30/37 são as seguintes:

fck,cilindro = 30MPa

fck,cubo = 37MPa

fcd,cilindro = 20,0MPa

fcd,cubo = 24,7MPa

fctm = 2,9MPa

fctk,0,05 = 2,0MPa

fctk,0,95 = 3,8MPa

Ecm = 33,0GPa

Considerou-se que todos os elementos estruturais em betão armado deveram ser efetuados com

recurso à utilização de armaduras ordinárias A400NR. O aço a utilizar é laminado a quente com

superfície rugosa.

De acordo com o EC2, Quadro 3.1, as características do aço S4000 são as seguintes:

fysk = 400MPa

fysd = 348MPa

Es = 200GPa

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3.6. Ações

3.6.1. Ações permanentes

As ações permanentes são ações constantes ou com pequena variabilidade do seu valor médio

ao logo da vida útil do projeto do edifício. As ações permanentes consideradas foram os pesos

próprios dos elementos estruturais e não estruturais, que foram estipulados a partir das Tabelas

Técnicas.

As ações permanentes consideradas foram as seguintes:

Peso específico do betão armado: 25kN/m3;

Revestimentos usuais de pavimentos – tacos, alcatifa ou mosaicos cerâmicos (incluindo

até 5 cm de camada de regulação e assentamento) e estuque ou teto falso na face

inferior da laje: 1,5kN/m2;

Paredes simples de tijolo furado com 15cm de espessura: 1,8kN/m2;

Para simplificar o procedimento de cálculo, optou-se por distribuir o peso das paredes

simples pela planta dos pisos, tendo-se aplicado um coeficiente de 0,3. Deste modo,

considerou-se que o peso das paredes simples é de 1,3kN/m2.

Paredes duplas de tijolos furados com 11cm e 15cm de espessura: 3,0kN/m2;

Ação em guarda e parapeitos em locais públicos: 1,0kN/m.

3.6.2. Ações variáveis

As ações variáveis são ações com grande variabilidade do seu valor médio ao logo da vida útil

do projeto do edifício e dependendo da sua origem, dividem-se em diferentes tipos. As ações

variáveis analisadas foram as seguintes: sobrecarga de utilização (em pavimentos, coberturas

e varandas), ação da neve e ação sísmica.

Sobrecarga de utilização

Considerou-se a existência de três tipos de sobrecargas: sobrecargas em pavimentos, em

coberturas acessíveis e em coberturas não acessíveis.

o Sobrecarga em pavimentos

De acordo com o EC1, Quadro 6.1, o edifício pertence à Categoria A – atividades domésticas e

residenciais, na qual estão inseridas as salas dos edifícios de habitação, os quartos privados e

de hotéis, as cozinhas e os lavabos. Segundo o EC1, Quadro 6.2, para a Categoria A o valor

recomendado da sobrecarga em pavimentos é de 2,0kN/m2.

Para efeitos de simplificação de cálculo considerou-se que as varandas, por serem de pouca

utilização, têm o mesmo valor que a sobrecarga em pavimentos.

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Consultando também o RSA verificou-se que o valor de 2,0kN/m2 para a sobrecarga em

pavimentos está em concordância com o EC1.

o Sobrecarga nas coberturas acessíveis e não acessíveis:

Segundo a planta de arquitetura, o Hotel Rural tem coberturas acessíveis e não acessíveis. De

acordo com o EC1, Quadro 6.9, as coberturas acessíveis pertencem à Categoria I e as coberturas

não acessíveis à Categoria H.

O EC1, art. 6.3.4.1 (2), estabelece que para a Categoria I o valor recomendado da sobrecarga

nas coberturas acessíveis é igual ao valor da sobrecarga em pavimentos, nomeadamente,

2,0kN/m2.

Segundo o EC1, Quadro 6.10, verificou-se que para a Categoria H o valor recomendado da

sobrecarga nas coberturas não acessíveis é de 0,4kN/m2.

Consultado também o RSA verificou-se que os valores recomendados de 2,0kN/m2 e de

0,4kN/m2, para as coberturas acessíveis e não acessíveis respetivamente estão em concordância

com o EC1.

Ação da neve

A ação da neve tem que ser quantificada, já que, a construção do hotel rural está prevista para

um terreno com uma altitude de 550 m, sendo que, segundo o artigo 26.0 do RSA é necessário

considerar a ação da neve nos locais onde a altitude é igual ou superior a 200 m. A ação da

neve foi quantificada integramente pelo RSA.

O artigo 27.o define as seguintes expressões para a quantificação da ação da neve:

Sk = μ × Sok

Sok =1

400× (h − 50)

Sendo h = 550 m, obtém-se:

Sok =1

400× (550 − 50) = 1,25

O coeficiente µ, de acordo com o Anexo II, Quadro II-I, é definido consoante a forma e a

inclinação da cobertura.

Para as coberturas planas está estabelecido que µ assume o valor de 0,8.

Deste modo:

β = 21,00 → sk = 0,80 × 1,25 = 1,00

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Através dos desenhos arquitetónicos, constata-se que a cobertura inclinada de duas águas não

é simétrica, fazendo ângulos com a cumeeira de 21,00 e de 28,00. Verifica-se que o coeficiente

µ assume o valor de 0,96 e de 1,15 para os ângulos de 21,00 e de 28,00, respetivamente.

Deste modo:

β = 21,00 → sk1 = μ1 × sok = 0,96 × 1,25 = 1,20

β = 28,00 → sk1 = μ1 × sok = 1,15 × 1,25 = 1,44

Em suma, o valor da ação da neve assume diferentes valores consoante a forma e a inclinação

das coberturas, sendo o seu valor de 1,00 para as coberturas planas e de 1,20 e 1,44 para a

cobertura inclinada de duas águas.

Ação sísmica

A quantificação da ação sísmica foi contabilizada por cálculo automático através do software

Tricalc, segundo os critérios estabelecidos no RSA.

A ação do sismo foi contabilizada segundo uma análise dinâmica tridimensional, sendo que foi

necessário definir determinados dados no software, como por exemplo, a zona sísmica, a

natureza do terreno, a tipologia, a cota do solo, o coeficiente de amortização, e a consideração

ou não, da ação sísmica vertical e da verificação do Artigo 33.4 do REBAP.

Para a quantificação da ação do sismo, o RSA considera-se que o país está dividido em quatro

zonas, designadas por A,B,C e D, sendo que cada zona sísmica tem um coeficiente de

sismicidade associado, como está estabelecido no artigo 29.0, Quadro I. Através do ANEXO III

do mesmo regulamento verifica-se que o concelho da Covilhã pertence à zona sísmica D.

O artigo 29.0 estabelece que a natureza do terreno pode ser definida seguindo três tipos

diferentes. A natureza do terreno considerada foi do Tipo II que é referente a “ solos coerentes

muito duros, duros e de consistência média; solos incoerentes compactos”.

A tipologia adotada é em pórtico, a cota do solo considerada foi de 550 m e o coeficiente de

amortização escolhido foi de 5%.

A consideração da ação sísmica vertical e a verificação do Artigo 33.4. 0 do REBAP não é

aplicável ao edifício.

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3.7. Combinação de ações

Na verificação da segurança em relação aos Estados Limites devem ser considerados as

diferentes combinações de ações, cuja atuação simultânea seja plausível de acontecer e que

produzem no edifício os efeitos mais desfavoráveis.

As combinações de ações foram analisadas automaticamente pelo programa de cálculo

estrutural Tricalc, de acordo com as indicações do RSA, sendo que foram contabilizados os

efeitos das ações gravíticas (permanente, sobrecarga de utilização e neve) e o efeito da ação

dinâmica do sismo.

As combinações analisadas foram as seguintes:

Em relação aos ELU:

o Combinação fundamental de ações com sobrecarga nos pisos como ação variável

base:

Sd = ∑ γgi × SGik + γq × [SQ1k + ∑ Ψoj × SQjk

n

j=2

]

m

i=1

o Combinação fundamental de ações com a ação sísmica como ação variável base:

Sd = ∑ SGik + γq × SEk + ∑ Ψ2j × SQjk

n

j=2

m

i=1

Em relação aos ELS:

o Combinação rara

∑ Gmi + Q1k ∑ Ψ1j × Qkj

n

j=2

m

i=1

o Combinação frequente

∑ Gmi + Ψ1×Q1k + ∑ Ψ2j × Qkj

n

j=2

m

i=1

o Combinação quase permanente

∑ Gmi + ∑ Ψ2j × Qkj

n

j=2

m

i=1

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Os coeficientes de segurança adotados foram os seguintes:

Ações permanentes, γg = 1,35

Ações variáveis γq = 1,5

Os coeficientes de redução adotados pelo Tricalc foram os seguintes:

Sobrecarga de utilização, Ψo = 0,7 ; Ψ1 = 0,5 ; Ψ2 = 0,3

Neve, Ψo = 0,7 ; Ψ1 = 0,5 ; Ψ2 = 0,2

Sismo, Ψo = 0,0 ; Ψ1 = 0,0 ; Ψ2 = 0,0

3.8. Capacidade resistente do solo

Não havendo informações das condições geológicas do local de implantação do edifício,

considerou-se uma tensão admissível do solo de 0,3MPa. No entanto, recomenda-se que durante

os trabalhos de escavação, a fiscalização deve verificar as condições de fundação.

3.9. Dimensionamento de lajes de escadas

O dimensionamento das duas lajes de escadas, com vãos de 3,35m e de 4,80m, junto ao muro

de suporte foi efetuado do seguinte modo:

Dimensionando da laje com vão de 3,35m.

1) Modelo de cálculo

Considera-se como modelo de cálculo uma viga simplesmente apoiada.

Altura, h=1,50m Desenvolvimento na horizontal l=3,00m

2) Pré-dimensionamento

h =lvão

25 a 30=

3,35

25 a 30= 0,11 a 0,13 m

Adota-se h=0,15 m

3) Ações

Carga permanente

o Peso próprio

pptotal =h

cosθ× γbetão +

hdegrau

2× γbetão

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pptotal =0,15

cos (26,56)× 25 +

0,15

2× 25 = 6,07 kN m2⁄

o Revestimento = 1,5kN/m2

Deste modo a carga permanente é 7,57kN/m2

Carga variável

o Sobrecarga de utilização = 3,0 kN/m2

4) Esforços de Dimensionamento

qEd = γg × CP + γq × SC = 1,35 × 7,57 + 1,5 × 3,0 = 14,72 kN m2⁄

MEd+ =

qEd × l2

8=

14,72 × 3,002

8= 16.56 kNm m⁄

VEd =qEd × l

2=

14,72 × 3,00

2= 22,08 kN m⁄

5) Verificação da Segurança ao E.L.U de flexão

d ≈ h − rec − ∅varão,hip 2 = 15 − 2,5 − 1,0 2⁄⁄ = 12,00 cm

fcd(C30 37) =⁄ 20,0MPa

fsyd(A400) = 348MPa

μ =MEd

b × d2 × fcd

=16,56

1,0 × 0,122 × 20 × 103= 0,0575

ω = μ × (1 + μ) = 0,0576 × (1 + 0,0576) = 0,0609

As = ω × b × d ×fcd

fsyd

= 0,0609 × 1,0 × 0,120 ×20

348× 104 = 4,20 cm2 m⁄

Adota-se ∅10//0,10 cm2/m

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Verificação da quantidade de armadura, EC2-9.3.1.1(4):

As,min = 0,26 ×fctm

fyk

× bt × d = 0,26 ×2,9

400× 1,0 × 0,120 × 104 = 2,26 cm2 m⁄ > 0,0013 × bt × d

= 0,0013 × 1,0 × 0,120 × 104 = 1,56 cm2 m⁄

fctm(C30 37) = 2,9 MPa⁄

As,min = 2,26 cm2 m⁄ ≤ As,ef = 7,85 cm2 m⁄

Verificação do espaçamento máximo entre varões, EC2 – 9.3.1.1(3)

smáx = 2 × h = 2 × 15 = 30cm ≤ 25cm → smáx = 25cm ≥ sef = 10cm

6) Verificação da segurança ao ELU de Esforço Transverso

VRd,c = [CRd,c × k × (100 × ρl × fck)1 3⁄ + kl × σcp] × bw × d

≥ (0,035 × k3 2⁄ × fck1 2⁄

+ kl × σcp) × bw × d

CRd,c =0,18

γc=

0,18

1,5= 0,12 σcp = 0 fck(C30 37) = 30MPa⁄

k = 1 + √200

d= 1 + √

200

120= 2,29 ≤ 2,0 KO → k = 2,0

ρl =Asl(∅10 /0,100)⁄

bw × d=

7,85 × 10−4

1,0 × 0,120= 0,0065

VRd,c = [0,12 × 2 × (100 × 0,0065 × 30)1 3⁄ ] × 1,0 × 0,120 × 103 = 77,51 kN m⁄

≥ (0,035 × 23 2⁄ × 301 2⁄ ) × 1,0 × 0,120 × 103 = 65,07 kN m⁄

VRd,c = 77,51kN m⁄ ≥ VEd = 27,01 kN m⁄

7) Verificação da Segurança as ELS – Deformação (Verificação Indireta)

EC2-7.4.2: Quadro 7.4N - Verifica

8) Verificação da Segurança ao ELS – Fendilhação ( Verificação Indireta)

EC2 – 7.3.3(1): h ≤ 200 mm - Verifica

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9) Armadura de distribuição

EC2 9.3.1.1(2):

As,dist = 0,20 × As(∅10 /0,10) = 0,20 × 7,85⁄ = 1,57 cm2 m⁄

As,distmin =

0,10 × bw × d

100=

0,10 × 1,0 × 0,120 × 104

100= 1,20 cm2 m⁄

Espaçamento máximo entre varões, EC2-9.3.1.1(3)

smáx = 3 × 10 = 30cm ≤ 40cm → smáx = 40 cm ≥ sef = 10cm

10) Armadura de superior junto ao bordo apoiado

Asx− ≥ |

0,25 × As(∅10 /0,10) = 0,25 × 7,85 = 1,96 cm2 m⁄⁄

∅6 /⁄ 0,20 (1,41 cm2 m)⁄

Adota-se ∅8 /⁄ 0,15 (3,35 cm2 m)⁄

Asy− ≥ |

0,2 × As(∅8 /0,150) = 0,2 × 3,35 = 0,67 cm2 m⁄⁄

∅6 /⁄ 0,30 (0,94 cm2 m)⁄

Adota-se ∅8 /⁄ 0,15 (3,35 cm2 m)⁄

O mesmo procedimento foi adoptado para a outra laje, tendo-se obtido a mesma armadura.

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Capítulo 4 – Solução estrutural

Optou-se por uma solução de lajes maciças assentes em pórticos de betão armado.

Considerou-se que as cargas do edifício serão transmitidas ao terreno de fundação através de

sapatas, simples e conjuntas, e por muros de cave. Considerou-se também a existência de vigas

de fundação a ligar as sapatas, de modo a garantir estabilidade ao edifício, minimizando os

assentamentos diferenciais e absorvendo os momentos provenientes das ações horizontais e das

excentricidades das cargas dos elementos verticais. As dimensões das sapatas e dos lintéis de

fundação estão indicadas nas peças desenhadas para o efeito.

A solução estrutural, por vezes, é condicionada pelo caracter arquitetónico do edifício, já que,

a arquitetura do edifício, nomeadamente a sua geometria, limita a liberdade de escolha quanto

ao posicionamento dos elementos estruturais, bem como as suas dimensões. No entanto, a

escolha do posicionamento dos pilares não foi muito delimitada, uma vez que a arquitetura do

edifício não apresenta grandes espaços abertos. Deste modo, tentou-se criar uma malha o mais

regular possível, em que os pilares ficassem alinhados e paralelos uns em relação aos outros.

As dimensões dos pilares variam consideravelmente, podendo-se ver as suas dimensões nas

peças desenhas destinadas para o efeito.

As vigas têm dimensões variáveis, estando as mesmas indicadas nas peças desenhadas

destinadas para o efeito.

As lajes maciças da cobertura têm 15cm de espessura e as restantes 20cm.

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Capítulo 5 – Pré-dimensionamento

Antes do cálculo dos esforços, o programa requer que sejam pré-dimensionados alguns

elementos estruturais.

Deste modo:

Lajes

As lajes maciças são elementos estruturais que trabalham essencialmente a flexão e ao esforço

transverso, sendo recomendado para as mesmas uma espessura entre os 12cm e os 30 cm. Sendo

o vão menor o vão condicionante, o pré-dimensionamento das lajes maciças é determinado pela

seguinte fórmula empírica:

h =lmin

25 a 30

De modo a simplificar o processo de pré-dimensionamento considerou-se para todas as lajes a

espessura de 20 cm.

Vigas

O pré-dimensionamento das vigas, nomeadamente a altura das vigas foi determinado pela

seguinte fórmula empírica:

h =l

10 a 12

Os comprimentos dos vão das vigas são muito diferentes e por esta razão, quando se aplicou a

forma empírica, os valores de h foram muito dispersos, tendo-se obtido valores de h entre os

10cm e os 60cm. De modo a simplificar o processo de pré-dimensionamento e a introdução das

dimensões das seções das vigas no software Tricalc, optou-se por pré-dimensionar todas as

vigas com uma altura mínima de 25cm. Esta opção não condiciona o dimensionamento final da

estrutura, uma vez que o programa verifica se a seção atribuída é viável para a segurança

estrutural do edifício, tendo-se aumentado posteriormente a seção de algumas vigas como era

previsível.

O pré-dimensionamento da largura das vigas teve em conta as dimensões da seção dos pilares.

Pilares

À semelhança do que aconteceu com o pré-dimensionamento das vigas também se optou por

atribuir dimensões mínimas às seções dos pilares, tendo-se aplicado para todos os pilares a

seção de 25x25cm. Mais uma vez, esta opção não condicionou o dimensionamento final da

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estrutura, porque o programa também verificou se a seção atribuída é viável para a segurança

estrutural do edifício, tendo-se também aumentado posteriormente as seções de alguns pilares.

Fundações

Não foi necessário efetuar nenhum pré-dimensionamento para as sapatas uma vez que o Tricalc

não pede esta informação, já que calcula automaticamente as dimensões das sapatas. No

entanto, na fase da modelação da estrutura foi necessário indicar o tipo de fundação desejada

e a tensão admissível do solo a que supostamente a estrutura está sujeita, tendo-se considerado

uma tensão de 0,3MPa.

Considerou-se a existência de vigas de fundação a ligar as sapatas, de modo a garantir a

estabilidade de edifício, minimizando os assentamentos diferenciais e absorvendo os momentos

provenientes das ações horizontais e das excentricidades das cargas dos elementos verticais.

Mais uma vez, não foi preciso efetuar o pré-dimensionamento para este elementos, já que o

programa não pede esta informação, calculando automaticamente as dimensões dos lintéis.

Os muros de cave e de suporte foram pré-dimensionados pelas seguintes fórmulas empíricas.

Bmuro =1

2× H a

2

3× H

bmuro =1

2× H a

1

10× H

Largura na parte superior: 20cm a 30 cm

H é a altura do muro.

Para ambos os muros considerou-se Bmuro = 1,40m e bmuro = 0,25 m.

Escadas

O pré-dimensionamento das escadas é semelhante ao pré-dimensionando das lajes maciças.

Apenas as escadas junto ao muro de suporte foram dimensionadas manualmente, sendo

somente necessário realizar um pré-dimensionamento para estas. As restantes escadas, por

opção, foram dimensionadas diretamente no programa de cálculo, não sendo necessário

realizar um pré-dimensionamento, uma vez que o programa só pede informações sobre as

dimensões das escadas e as cargas a que estão sujeitas.

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Capítulo 6 – Procedimento adotado para o

cálculo automático

O programa permite, num único modelo tridimensional, o cálculo de todos os elementos

estruturais, traduzindo uma maior produtividade, segurança e uma melhor capacidade de

análise de resultados.

De seguida explica-se, por ordem de execução, o procedimento seguido no Tricalc, sendo que

são descritos os comandos do programa que foram utilizados.

Geometria

A definição da geometria da estrutura pode ser efetuada de diferentes maneiras, sendo que

escolheu-se definir a mesma através da criação de uma rede tridimensional. Deste modo, com

a função Geometria> Rede definiu-se uma retícula espacial ortogonal de nós e de barras

paralelas aos eixos gerais XYZ do programa, sendo que os eixos X e Z correspondem ao plano

horizontal e o eixo Y ao eixo vertical.

De seguida, na caixa de diálogo Rede Geométrica inserem-se, em centímetros, as distâncias

horizontais entre os eixos dos pilares da estrutura nas direções dos eixos gerais X e Z e as

distâncias verticais entre os vários planos da estrutura na direção do eixo geral Y. No caso em

que não foi possível a introdução de nós e de barras por este método, procedeu-se a outras

vias, tais como, a cópia de nós já existentes e criação de nós intermédios pela divisão de barras.

Na mesma caixa de diálogo na opção Nós Rígidos e Nós Articulados define-se o tipo de ligação

entre as barras, sendo que inicialmente considerou-se que todas as barras são ligadas por nós

rígidos. Na opção Cota 0 escolheu-se Com Barras, uma vez a cota da fundação é inferior à cota

0.

No menu Geometria encontram-se todas as funções para a definição da geometria das

fundações.

As sapatas simples e conjuntas foram introduzidas sobre os nós encastrados da estrutura

modelada, recorrendo às opções Geometria> Sapata> Introduzir Isolada e …> Introduzir

Conjunta.

Os lintéis de fundação foram introduzidos entre os nós das sapatas, através da opção

Geometria> Lintéis de Fundação> Por Dois Nós.

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Para as sapatas e para os lintéis de fundação não foi necessário efetuar o pré-dimensionamento,

já que o programa dimensiona automaticamente estes elementos através de critérios

estabelecidos em Cálculo> Fundações> Opções.

Os muros de suporte foram introduzidos através da opção Geometria> Muros de Cave –

Contenção – Parede> Introduzir Muros de Cave – Contenção. Foi necessário definir o plano

onde se queriam colocar os muros de suporte e definiram-se parâmetros relacionados com o

pré-dimensionamento e sobre as condições do terreno.

Em Geometria> …Lajes Maciças…Introd. Maciça define-se as lajes da estrutura. Definiu-se os

planos das lajes, o pré-dimensionamento e algumas ações actantes sobre as mesmas.

A definição da geometria das escadas foi efetuada recorrendo à opção Geometria> Escadas e

Rampas. Nesta opção definiu-se parâmetros como o tipo das escadas, as suas dimensões gerais

e as ações atuantes sobre as mesmas. Após a introdução de toda a geométrica, através da opção

Geometria> Verificar, o programa verifica se a modelação da estrutura foi efetuada com

sucesso. Se ocorrer erros de modelação aparece uma caixa de diálogo com os erros a corrigir.

Seções

O programa dispõe de dois métodos para pré-dimensionar as barras da estrutura, o manual e o

automático. O método escolhido foi o manual, sendo que neste método é o utilizador que

escolhe as seções que deseja utilizar para cada barra. À função Secção> Definir acede uma

caixa de diálogo que fornece a seleção da série e da seção que quer atribuir às barras. No botão

Procurar acede-se a todas as seções existentes na base de perfis do programa, sendo que, de

seguida, escolhe-se a série e o perfil desejado e pressiona-se no botão Aceitar. Por fim, para

atribuir as seções às barras utiliza-se o botão Atribuir e selecionam-se as barras. Ao selecionar

a seção desejada o programa contabiliza automaticamente o peso próprio do elemento

estrutural.

Ações

Após a definição da geometria da estrutura definem-se as ações. Através da função Ação>

Definir acede-se a uma caixa de diálogo onde se podem especificar os tipos de ações a

introduzir. O Tricalc, como já foi dito, realizou automaticamente todas as combinações possível

em função do tipo de ação introduzido e da regulamentação imposta no RSA.

Ao definir-se uma ação, é necessário indicar a hipótese (um valor numérico de 0 a 24) através

da qual se define o tipo de ação (permanente, sobrecarga, vento, sismo, etc). Em função do

valor da ação e da hipótese, o programa combinará essa ação com as outras ações.

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Através da opção Ações> Opções escolhem-se as hipótese de combinações desejadas para

efetuar posteriormente o cálculo da estrutura. O programa permite o cálculo automático ou

explícito das combinações, sendo que optou-se pelo cálculo automático das hipóteses de ações

segundo regras de combinações indicadas no RSA.

Na opção Ações> Definir no campo Em barras existem vários tipos de ações que podem ser

introduzidas nestes tipos de elementos. Nas barras onde se previa a construção de paredes

duplas foram atribuídas ações uniformemente distribuídas correspondentes ao peso próprio

destes elementos, sendo necessário introduzir o valor da ação em kN/m, o vetor de aplicação

(0,-1,0 para ações gravíticas) e a hipótese da ação.

Na opção Ações> Definir no campo Em planos existem vários tipos de ações que podem ser

introduzidas nestes tipos de elementos. Nos planos adequados foram definidos certo tipo de

ações superficiais, tanto permanentes como variáveis. A ação permanente introduzida

corresponde ao peso próprio das paredes simples, que considerou-se distribuído pela superfície

dos pisos, e as ações variáveis correspondem à ação da sobrecarga de utilização e da neve.

Neste campo é necessário introduzir o valor da ação em kN/m2, o vetor de aplicação (0,-1,0

para ações gravíticas) e as hipóteses de ações.

Para que a ação sísmica seja contabilizada é necessário ativar a opção Sismo Ativo em Ações>

Opções. Na mesma caixa de diálogo definiu-se o método de análise sísmica, tendo-se escolhido

o método RSA Dinâmico. Em Opções de Sismo foram definidos parâmetros para que seja

efetuada a análise sísmica dinâmica. Os parâmetros definidos foram os seguintes: Localização

da estrutura, Natureza do Terreno, Cota do solo, Tipo de estrutura. Após a definição das

opções de cálculo para o sismo, procede-se ao cálculo da ação sísmica, através da função

Ações> Introd. Ações Sísmicas.

Definição dos materiais

Na opção Calcular> Materiais no separador de Betão Armado selecionam-se os grupos de

elementos que se quer atribuir aos materiais, define-se a classe do betão e do aço e os

coeficientes de segurança para ambos. Selecionou-se o Betão C30/37 e o Aço nervurado S400,

com 1,35 e 1,15 para os coeficientes de segurança, respetivamente.

Cálculo dos esforços

Após a definição das ações e a atribuição das seções, pode-se proceder ao cálculo dos esforços.

Antes de efetuar o cálculo dos esforços é necessário efetuar o cálculo da modelação do edifício,

em Calcular> Cálculo da Modelação. Em seguida, calculam-se os esforços nas barras da

estrutura em Calcular> Esforços> Calcular. Após este procedimento aparece uma caixa de

diálogo que pergunta se deseja verificar a geometria. Como esta verificação já foi efetuada

anteriormente responde-se negativamente e o cálculo de esforços prossegue. Durante o cálculo

aparece no ecrã uma caixa de diálogo com mensagens sobre as várias fases de cálculo.

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Cálculo das armaduras

Em Cálculo> Armaduras> Opções> Gerais aparece uma caixa de diálogo, com as opções que

fixam os critérios de armaduras de todas as barras (vigas e pilares) de betão armado

introduzidas na estrutura. É neste procedimento que são definidos os diâmetros mínimos e

máximos dos varões.

Através da opção Cálculo> Armaduras de Barras> Calcular calcula-se a armadura das vigas e

dos pilares de betão armado do edifício. Durante o cálculo, à semelhança do que acontece com

o cálculo dos esforços, aparecem no ecrã mensagens que correspondem ao processo em curso.

Caso o cálculo tenha sido efetuado com sucesso, isto é, sem incompatibilidade com as opções

definidas, aparece a mensagem de “Armadura Finalizada”. No entanto, se o cálculo não foi

efetuado com sucesso aparece a mensagem “Armadura Incorreta. Solicite ERROS!”. Neste

caso, é necessário selecionar a opção …> Listar Erros, onde aparece uma lista com as barras

com erros de armadura e o tipo de erro detetado. Durante o processo de cálculo os erros

ocorridos foram de diferentes tipos, sendo os seguintes os mais comuns: “ Percentagem

máxima de armadura”, “Resistência em planta” e “Não se pode colocar a armadura

necessária devido à flecha”. De seguida, procedeu-se à correção dos erros através do alterar

da seção das barras. Após esta fase foi necessário voltar a calcular as armaduras nas barras até

aparecer a mensagem de “Armadura Finalizada”.

Resultados

Após o cálculo de todos os elementos e da correção dos erros ocorridos é possível obter todos

os resultados numéricos e gráficos desejados. Em Resultados> Armaduras obtém-se os

seguintes desenhos de armaduras: “Vigas independentes”, “Pórticos”, “Lintéis de

Fundação”, “Muros de Cave-Contenção”, “Escadas e Rampas”,” Quadro de Pilares”,

“Quadro de Sapatas Simples” e “Quadro de Sapatas Conjuntas”. Em Resultados> Armaduras

obtém-se os desenhos nas armaduras em lajes. Sendo que de seguida, procedeu-se ao

tratamento de todos os desenhos, através do software de desenho AutoCad.

No mesmo menu também possível obter a quantidade de material que é necessário para a

execução da obra. Através da opção Resultados> Medições> Opções aparece uma caixa de

diálogo onde se seleciona as diferentes opções que intervêm na medição do betão armado.

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Capítulo 7 – Conclusão

Considera-se que a elaboração do protejo de estabilidade foi executado como previsto desde o

início do projeto. Em anexo, está também disponível a memória descritiva e justificativa, a

estimativa orçamental e as peças desenhadas.

A elaboração do projeto de estabilidade permitiu obter uma noção de como são elaborados os

referidos projetos, tanto nos procedimentos adotados como nas ferramentas de cálculo

utilizadas.

Todas as fases para a elaboração do projeto foram cumpridas, com um maior ou menor grau de

dificuldade.

A utilização de um programa de cálculo foi útil e vantajoso, pois permitiu uma maior facilidade

nos cálculos e simultaneamente uma maior economia de tempo. Apesar de o programa efetuar

o dimensionamento integral da estrutura, os conhecimentos adquiridos nas unidades

curriculares da área de estruturas e construção foram indispensáveis para verificar a veracidade

dos resultados obtidos.

Assim sendo, a estrutura é viável de ser construída, uma vez que, cumpre os critérios de

verificação aos ELU e ELS. Esta constatação é verdadeira, pois o programa está definido para

efetuar a verificação dos mesmos, sendo que todos os erros de cálculo solicitados pelo programa

foram corrigidos.

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Acervo Normativo

R.S.A. Regulamento de Segurança e Ações em Estruturas de Edifício e

Pontes, 1983

R.E.B.A.P. Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado,

1983

NP EN 206-1:2007 Betão - Parte 1: Especificação, desempenho, produção e

conformidade

Eurocódigo 0 Bases para o projeto de estabilidade

Eurocódigo 1 – Parte 1-1 Pesos volúmicos, pesos próprios, sobrecargas em edifícios

Eurocódigo 2 – Parte 1-1 Regras gerais e regras para edifícios

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Anexos

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Anexo A – Memoria Descritiva e Justificativa

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Projeto de Estabilidade

HOTEL RURAL

MEMÓRIA DESCRITIVA E JUSTIFICATIVA

Covilhã, outubro 2015

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Índice

1. Introdução .................................................................................................. 1

2. Descrição e arquitetura do edifício ................................................................... 1

3. Solução estrutural ......................................................................................... 1

4. Condições geotécnicas ............................................................................... ...2

5. Critérios gerais de dimensionamento ............................................................ ...2

6. Ações ..................................................................................................... ...2

6.1. Ações permanentes ................................................................................ ...2

6.2. Ações variáveis ...................................................................................... ...2

7. Combinações de ações .............................................................................. ...3

8. Materiais ................................................................................................. ...3

9. Análise estrutural ..................................................................................... ...4

10. Pormenores não especificados ................................................................... ...4

11. Regulamentação...................................................................................... ...4

12. Bibliografia ............................................................................................ ...5

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1. Introdução

A presente memória descritiva e justificativa refere-se à elaboração do Projeto de Estabilidade

do Hotel Rural localizado na zona da Covilhã.

2. Descrição geral do edifício

O edifício a construir é de utilidade pública e refere-se a um Hotel Rural localizado na zona da

Covilhã.

A sua configuração arquitetónica tem a forma de um “L”, com dimensões máximas de

33,55mx36,55m. O seu desenvolvimento em altura não ultrapassa os 7,60m.

O edifício tem 4 pisos. O piso da cave está totalmente enterrado, sendo que os restantes estão

totalmente à superfície.

O piso da cave é destinado a diferentes fins, estando dividido em diferentes zonas,

nomeadamente: estacionamento de veículos ligeiros, sala para o armazenamento de barricas,

laboratório, lavandaria e vestuários.

O piso 0 é destinado à receção dos hóspedes, sendo que, por isso, apresenta uma zona para a

receção e uma sala de estar. Este piso também possui uma zona de dormidas, sala de refeições

com a respetiva copa, sala de prova e uma adega. Na parte exterior existe estacionamento para

um veículo ligeiro, sendo que o estacionamento é coberto pela laje do piso 1.

O piso 1 destina-se à zona de dormidas dos hóspedes e do proprietário do hotel. Neste piso

existe uma cobertura acessível à circulação de pessoas.

O piso 2 é a cobertura do edifício. Este piso tem três coberturas distintas: duas coberturas

planas, uma acessível à circulação de pessoas e outra não, e uma cobertura inclinada.

3. Solução estrutural

Optou-se por uma solução de lajes maciças assentes em pórticos de betão armado.

Considerou-se que as cargas do edifício serão transmitidas ao terreno de fundação através de

sapatas, simples e conjuntas, e por muros de cave. Considerou-se também a existência de vigas

de fundação a ligar as sapatas, de modo a garantir estabilidade ao edifício, minimizando os

assentamentos diferenciais e absorvendo os momentos provenientes das ações horizontais e das

excentricidades das cargas dos elementos verticais. As dimensões das sapatas e dos lintéis de

fundação estão indicadas nas peças desenhadas para o efeito.

A solução estrutural, por vezes, é condicionada pelo caracter arquitetónico do edifício, já que,

a arquitetura do edifício, nomeadamente a sua geometria, limita a liberdade de escolha quanto

ao posicionamento dos elementos estruturais, bem como as suas dimensões. No entanto, a

escolha do posicionamento dos pilares não foi muito delimitada, uma vez que a arquitetura do

edifício não apresenta grandes espaços abertos. Deste modo, tentou-se criar uma malha o mais

regular possível, em que os pilares ficassem alinhados e paralelos uns em relação aos outros.

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As dimensões dos pilares variam consideravelmente, podendo-se ver as suas dimensões nas

peças desenhas destinadas para o efeito.

As vigas têm dimensões variáveis, estando as mesmas indicadas nas peças desenhadas

destinadas para o efeito. As lajes da cobertura têm 15cm de espessura e as restantes 20cm.

4. Condições geotécnicas

Não havendo informações das condições geológicas do local de implantação do edifício,

considerou-se uma tensão admissível do solo de 0,3MPa. No entanto, recomenda-se que durante

os trabalhos de escavação, a fiscalização deve verificar as condições de fundação.

5. Critérios gerais de dimensionamento

A segurança estrutural do hotel rural a construir requer a consulta de diversos regulamentos,

normas e outros documentos, que estão especificados na bibliografia, desde a fase da

elaboração do projeto até à sua execução.

O dimensionamento do hotel rural cumpriu os critérios gerais de verificação da segurança

estrutural em relação aos Estados Limites Últimos.

6. Ações

6.1. Ações permanentes

As ações permanentes consideradas foram as seguintes:

Peso específico do betão armado: 25kN/m3;

Revestimentos usuais de pavimentos; 1,5kN/m2;

Paredes simples de tijolo furado de espessura de 15 cm: 1,8kN/m2;

Paredes duplas de tijolos furados de 11cm e 15cm: 3,0kN/m2;

Ação em guarda e parapeitos em locais públicos: 1,0kN/m.

6.2. Ações variáveis

Sobrecarga de utilização:

- Em pavimentos: 2,0kN/m2;

- Coberturas acessíveis: 2,0kN/m2;

- Coberturas não acessíveis: 0,4kN/m2.

Ação da neve:

-Cobertura plana: 1,0kN/m2;

-Cobertura inclinada: 1,2kN/m2.

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Ação sísmica:

-Zona sísmica: D;

-Natureza do terreno: tipo II – solos coerentes muito duros, duros e de consistência média, solos

incoerentes compactos;

-Tipologia: pórtico

-Ductilidade: normal;

-Cota do solo: 550 m

-Coeficiente de sismicidade: 5%

Nota: A ação sísmica foi considerada através de programa de análise estrutural Tricalc.

7. Combinações de ações

As combinações de ações foram analisadas automaticamente pelo programa de cálculo

estrutural Tricalc, de acordo com as indicações do RSA, sendo que foram contabilizados os

efeitos das ações gravíticas (permanente, sobrecarga de utilização e neve) e o efeito da ação

dinâmica do sismo.

As combinações analisadas foram as seguintes:

Combinação fundamental de ações com sobrecarga nos pisos como ação variável basa;

Combinação fundamental de ações com a ação sísmica como ação variável base;

Combinação rara;

Combinação frequente;

Combinação quase permanente.

Os coeficientes de segurança utilizados foram os seguintes:

Ação permanentes: 𝛾𝑔 = 1,35

Ação variável: 𝛾𝑞 = 1,5

Os coeficientes de redução adotados foram os seguintes:

Sobrecarga de utilização, 𝛹𝑜 = 0,7 ; 𝛹1 = 0,5 ; 𝛹2 = 0,3

Neve, 𝛹𝑜 = 0,7 ; 𝛹1 = 0,5 ; 𝛹2 = 0,2

Sismo, 𝛹𝑜 = 0,0 ; 𝛹1 = 0,0 ; 𝛹2 = 0,0

8. Materiais

A execução dos elementos estruturais em betão armado deverá ser efetuada com recurso à

utilização de betão C30/37 e de armaduras ordinárias A400NR. Para trabalhos de regularização

e outos fins deverá ser utilizado betão C12/15.

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De acordo com EC2, Quadro 3.1, as características do betão de classe C30/37 são as seguintes:

fck,cilindro = 30MPa

fck,cubo = 37MPa

fcd,cilindro = 20,0MPa

fcd,cubo = 24,7MPa

fctm = 2.9MPa

fctk,0,05 = 2,0MPa

fctk,0,95 = 3,8MPa

Ecm = 33,0GPa

De acordo com o EC2, Quadro 3.1, as características do aço S4000 são as seguintes:

fysk = 400MPa

fysd = 348MPa

Es = 200GPa

9. Análise estrutural

A estrutura foi modelada e dimensionada no software de cálculo estrutural Tricalc, da Arktec.

O programa permite, num único modelo, o cálculo de todos os elementos estruturas, o que

traduz uma maior produtividade, segurança e uma melhor capacidade de análise de resultados.

10. Pormenores não especificados

Aplica-se a legislação atual dos regulamentos impostos e outras indicações, que normalmente

vigoram em obras de construção, para qualquer objeto que não foi mencionado.

11. Regulamentação

A elaboração do presente projeto de estabilidade regeu-se pelos requisitos dos regulamentos

e documentos abaixo indicados:

Eurócodigo 1: Parte 1-1: Ações gerais, pesos volúmicos, sobrecargas em edifícios;

Eurócodigo 2: Parte 1-1: Regras gerais e regras para edifícios.

Regulamento de Segurança e Ações para Estruturas de Edifícios e Pontes (RSA);

Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado (REBAP).

EN 206-1 2007 – Betão: Especificação, desempenho, produção e conformidade.

12. Bibliografia

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[1] Eurócodigo 1: Parte 1-1: Ações gerais, pesos volúmicos, sobrecargas em edifícios

[2] Eurócodigo 2: Parte 1-1: Regras gerais e regras para edifícios

[3] EN 206-1 2007 – Betão: Especificação, desempenho, produção e conformidade.

[4] Regulamento de Segurança e Ações para Estruturas de Edifícios e Pontes (RSA)

[5] Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-Esforçado (REBAP)

[6] Tabelas Técnicas; Brazão Farinha

[7] Manual de instruções do programa de cálculo automático Tricalc 7.1

(Nome do engenheiro(a) responsável)

Covilhã, outubro de 2015

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Anexo B – Estimativa orçamental

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A seguinte estimativa orçamental diz respeito às quantidades de betão e de aço a utilizar

durante a execução da obra. O preço do betão armado foi arbitrado para um valor médio e as

quantidades dos materiais foram geradas pelo Tricalc.

Quadro B.1. Quantidades dos materiais em m3 de betão

Elementos Betão [m3]

Sapatas 45,203

Lintéis 15,114

Lajes 327,784

Muros 140,811

Escadas 9,681

Vigas e Pilares 167,553

Total 706,146

Quadro B2. Preço final do betão armado

Quantidades Preço

Unitário

Preço

Fornecimento e aplicação de betão

C30/37 com fornecimento e aplicação

de armaduras de aço S400, incluindo

corte, moldagem, sobreposição e

desperdícios. Incluindo também

cofragem e descoragem.

706,146m3 300€/m3 211.844,00€

A breve estimativa orçamental permite concluir que o custo do betão armado a fornecer é de

aproximadamente 211.844,00 euros.

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Anexo C – Peças Desenhadas

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A parte desenhada inclui 9 desenhos representativos das soluções adotadas para os elementos

estruturais, com os devidos pormenores construtivos.

As peças desenhadas estão organizadas da seguinte maneira:

Quadro C1. Organização das peças desenhadas

Título do Desenho Nº Desenho Escala

Planta de fundações 1 1/100

Sapatas de fundação 1 1/50

Lintéis de fundação 1 1/50

Muro de suporte 1 1/50

Muro de cave 1 1/50

Planta do piso 0 1 1/100

Planta do piso 3.05m 1 1/100

Planta do piso 6.10m 1 1/100

Plantas das coberturas 1 1/100

Pormenor de ligação do muro com pilar embutido 1 s/escala

Pormenor de ligação da sapata isolada com pilar centrado 1 s/escala

Pormenor de ligação viga com pilar de canto 2 s/escala

Pormenor de ligação viga com pilar interior 2 s/escala

Pórticos do piso 0.00m 2 1/100

Pórticos do piso 3.05m 2, 3 e 4 1/100

Pórticos do piso 6.10m 4 e 5 1/100

Pórticos das coberturas 5 1/100

Quadro e tipo de pilares da cota -3.90m 6 1/25

Quadro e tipo de pilares da cota -2.00m 6 1/25

Quadro e tipo de pilares da cota -0.50m 7 1/25

Quadro e tipo de pilares da cota 0.00m 7 1/25

Quadro e tipo de pilares da cota 3.05m 8 1/25

Quadro e tipo de pilares da cota 6.10m 8 1/25

Armadura inferior do piso 0.00m 9 1/100

Armadura superior do piso 0.00m 9 1/100

Armadura inferior do piso 3.05m 9 1/100

Armadura superior do piso 3.05m 9 1/100

Armadura inferior do piso 6.10m 9 1/100

Armadura superior do piso 6.10m 9 1/100

Escadas 9 1/25